Литейный цех на выпуск 10000 тн отливок в год из серого чугуна для нужд машиностроения

4.5 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Оценка вероятности наступления чрезвычайных ситуаций (пожара и взрыва) является в настоящее время нормированным требованием, так как ГОСТ 12.1.010-76 требует, чтобы вероятность возникновения взрыва на любом объекте не превышала в течение года 10-6 или (при технической нецелесообразности достижения этого параметра), чтобы вероятность воздействия опасных факторов пожара на персонал не превышала этого значения. Согласно ГОСТ 12.1.004-91 уровень предотвращения опасных воздействий пожара на людей должен быть ≥0,999999, а допустимый уровень воздействия опасных факторов, превышающих предельно допустимые значения, ≤10-6 на каждого человека в год. Реально эти цифры составляют – уровень предотвращения опасных воздействий пожара на людей 1,5, а допустимый уровень воздействия опасных факторов, превышающих предельно допустимые значения, ≤10-4 на каждого человека в год.

Таким образом, после принятия вышеперечисленных мер по уменьшению выбросов вредных веществ в атмосферу, защите от тепловых и электромагнитных излучений, от поражения электрическим током, а так же мероприятий по пожаро- и взрывобезопасности можно предположить, что в полном объеме обеспечивается безопасность жизни и здоровья трудящихся.

При проведении технологических операций в литейном цехе существует опасность взрыва. Он может произойти от переизбытка влажности формовочных смесей при заливке формы расплавленным металлом. Влажность смеси должна быть в допустимых пределах (80 %). Ковши, перед заливкой в них металла, должны быть просушены во избежание выплескивания из них расплава. Модификаторы перед вводом их в жидкий металл должны быть прокалены.

Опасность взрыва существует при утечке газа на стенде сушки ковшей, поэтому необходимо контролировать давление газа в системе. Баллоны с горючими газами необходимо хранить в специально отведенных для этого местах.

Все участки цеха в соответствии с НПБ 105-03 по категории взрывопожарной и пожарной опасности относятся к категории «Г», так как в проектируемом цехе в основном находятся материалы в горячем, раскаленном и расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени. В пожароопасных местах необходимо устанавливать посты и краны водоснабжения. Посты комплектуются пожарным инструментом, ящиками с песком, ручными химическими огнетушителями. Расход воды исходя из категории производства на наружное пожаротушение принимается не менее 20 л/с.

Расстояние от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода принимается равным не более 100 м. Ширина проходов не менее 1 м. Ширина путей на путях эвакуации не менее 0,8 м. Высота дверных проемов 2 м с открыванием по направлению выхода из здания.

Все пожаровзрывобезопасные участки предполагается оснастить автоматическими установками пожаротушения и автоматической сигнализацией, а так же в качестве средств извещения о пожаре, применяется электрическая кнопочная пожарная сигнализация и телефоны внутренней связи.

С целью предотвращения распространения огня по цеху предусматривается огнестойкость здания. Строительные конструкции изготавливаются из трудносгораемых материалов, им присваивается вторая степень огнестойкости. Для предотвращения крупных разрушений при взрыве, здание выполняется с большими оконными проемами и легкой кровлей.

4.6 Инженерная разработка. Расчет местной вытяжной вентиляции от электро-индукционной печи

Выбор конструкции местного отсоса.

Так как индукционная печь является интенсивным источником тепла, то над ней присутствует устойчивое струйное течение, мы выбираем зонт с неравномерным всасыванием по площади.

Радиус источника вредных веществ r = 0.75 м.

Для отсоса улавливающего приточную струю в пределах разгонного участка высота зонта выбирается из соотношения (h х 4 · r):

h = 4 · 0.75 = 3 м.

Основные параметры зонта:

                                           Rзонта = r + 0.24 · h,                                                     (54)

Rзонта = 0,75 + 0.24 · 3 = 1,47 м,

r1 = 0.8· R = 0.8 · 1,47 = 1,17 м,

r2 = 0.6 · R = 0.6 · 1,47 = 0.88 м,

r3 = 0.7· r = 0.7 · 0.75 = 0.52 м.

Исходные данные для расчета:

r = 0.75 (м),

Q = 50000×0.55 = 27500 (Вт); тепловыделение в воздух рабочей зоны для печи мощностью 50 кВт составляет 55%,

1 - местный отсос;

2 - шиберная задвижка;

7 - скруббер Вентури;

9 - вентилятор;

11 - факельный выброс.

                         Рис.2. Схема местной вентиляции

wb = 0.05 (м/с),

h = 3 (м),

R = 1,47 (м),

gsb = 31.25 (мг/с) (время плавки / суммарный угар).

h2 = 10 см; h4 = 20 см;h6 = 7 м; h8 = 50 см;

h10 = 20 см;

Вычисляем осевую скорость и расход воздуха в струе на уровне всасывания:

Um = 0,0425 · ,                                           (55)

Um = 0,0425 · м/с.

                             Lстр = Um,                                                     (56)

Lстр = = 2,7 м3/с

Определяем значение поправочного коэффициента, учитывающего подвижность воздуха в помещении:

                                          Fстр = π · r2,                                                      (57)

  где  Fстр - площадь сечения затопленной струи, м2, на разгонном участке

Fстр = Fисточника;

Fстр = 3,14 · 0,752 = 1,7 м2

                                         F = π · R2,                                                        (58)

где F - площадь всасывающего отверстия, м2;

F = 3,14 · 1,47 = 4,6 м2

                       ,                                            (59)

где Wh - скорость движения воздуха в помещении, м/с.

Определяем относительный предельный расход отсоса:

Ĺ = 3,1

Вычисляем предельный расход отсоса, обеспечивающий полное улавливание струи при минимальной производительности отсоса:

     Lпр. от. = kп · Lстр ∙ Ĺпр. от.,                                              (60)

Lпр. от = 1,05 ∙ 3,1 ∙ 2,7 = 8,7 м3/с

Находим максимальную и относительную избыточную концентрации вредных веществ в удаляемом воздухе, соответствующие режиму предельного улавливания:

                        ,                                                     (61)

Где G - производительность источника по газовым выбросам, мг/с;

       Спред- концентрация вредных примесей в приточном воздухе общеобменной вентиляции, мг/м3;

       Спр = 0, т.к. других источников выделения вредных веществ нет.

Спред = 312,5/(8,7 + 0) =35,9 мг/м3

                              ∆ Спред = ,                                                  (62)

         ПДК рабочей зоны не должно превышать 5 мг/м3.

∆ Спред = мг/м3

Вычисляем значение безразмерного комплекса:

                                  ,                                            (63)

Где приходящееся на 1 отсос количество газовой примеси, выделяющейся в единицу времени от рассредоточенных источников не снабженных местными отсосами, мг/с;

G - производительность источника по газовым выбросам, мг/с;

Находим коэффициент эффективности улавливания вредных веществ:

h = Gу/G,                                                          (64)

коэффициент эффективности отсасывания вредных веществ рассчитывается по формуле:

kh = Lот/Lпр. от.,                                                      (65)

Методом подбора решаем систему уравнений, откуда находим k h.

kh= 1,12.

Определяем требуемую производительность отсоса, обеспечивающую оптимальную эффективность улавливания вредных веществ:

                                          ,                                                  (66)

Lот = 8,7 ∙ 1,12 = 9,7 м3/с = 35078,4 м3/ч.

5 Экология

5.1 Воздействие вредных веществ на организм человека

Воздушная среда помещений в литейном производстве загрязняется следующими вредными веществами: пылью – аэрозолем дезинтеграции с твердой фазой; туманом – аэрозолем конденсации с жидкой фазой и газами, образующимися в результате химических реакций; дымом – аэрозолем конденсации с твердой фазой.

Все технологические процессы производства чугуна сопровождаются образованием значительных количеств аэрозолей и газов. В атмосферу цеха наряду с пылью вносятся оксиды углерода, серы и другие составляющие перерабатываемого сырья. Их количество зависит от технологического процесса, его интенсивности, конструкции агрегата, физико-химической характеристики компонентов шихты и других факторов.

Вредными являются вещества, которые при контакте с организмом человека могут вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в последующие сроки жизни настоящего и будущего поколений.

Вредные вещества могут проникать в организм человека через дыхательные пути, пищеварительный тракт, кожный покров и слизистую оболочку глаз, а так же через поврежденные кожные покровы. Это возможно не только при загрязнении кожи растворами и пылью, но и при наличии в воздухе рабочей зоны газов и паров вредных веществ [12].

5.2 Воздействие металлургии на окружающую среду

По мере ускорения темпов научно-технического процесса воздействие людей на природу становится все более мощным. В настоящее время оно уже соизмеримо с действием природных факторов, что приводит к качественному изменению соотношения между обществом и природой. Накопление промышленных отходов, обуславливая высокий уровень загрязнения атмосферы, гидро- и литосферы, способствует повышению заболеваемости людей и животных, ускоренному и нерациональному использованию природных ресурсов и энергии, ухудшению многих свойств экологических систем.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются окиси углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводорода и пыль.

5.3 Анализ вредных выбросов при плавке и заливке чугуна

Основной составляющей пыли при плавке чугуна в индукционной печи (≈60%) являются оксиды железа, остальное – окислы кремния, магния, алюминия в различном соотношении в зависимости от химическрго состава металла и шлака.

Выделяемые при плавке чугуна в индукционной печи частицы пыли имеют дисперсность от 5 до 100 микрометров. Количество газов и пыли в 5-6 раз меньше чем при плавке в вагранке, как показано в таблице 32.

Таблица 32 – Основные характеристики индукционной плавки в                          сравнении с ваграночной плавкой